Struttura di ossido di silicio (SIO2), proprietà, usi, ottenendo

Lui ossido di silicio È un solido inorganico formato dall'unione di un atomo di silicio e due ossigeno. La sua formula chimica è SIO₂. Questo composto naturale è anche chiamato silicio o biossido di silicio.

Il Sio₂ È il minerale più abbondante nella crosta terrestre, poiché la sabbia è composta da silice. Secondo la sua struttura, la silice può essere cristallina o amorfa. È insolubile in acqua, ma si dissolve negli alcali e nell'acido fluorico HF.

La sabbia è una fonte di biossido di silicio sio₂. ರವಿಮುಂ [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Il Sio₂ È anche presente nella struttura di alcune piante, batteri e funghi. Anche negli scheletri degli organismi marini. Oltre alla sabbia, ci sono anche altri tipi di pietre che sono silice.

La silice ha un uso molto diffuso che soddisfa una varietà di funzioni. L'uso più diffuso è come materiale filtrante di liquidi come oli e prodotti petroliferi, bevande come birra e vino, nonché succhi di frutta.

Ma ha molte altre applicazioni. Uno dei più utili e importanti è nella produzione di vetro bioattivo, che consente di "impalcature" in cui le cellule ossee crescono per produrre parti ossee mancanti a causa di incidenti o malattie.

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Struttura

Diossido di silico siO₂ È una molecola a tre atomi, in cui l'atomo di silicio è collegato a due atomi di ossigeno con legami covalenti.

Struttura chimica della molecola siO₂. Grasso Luigi [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

L'unità strutturale di silice solida in quanto tale è un tetraedro in cui un atomo di silicio è circondato da 4 atomi di ossigeno.

Unità strutturale di silice solida: grigio = silicio, rosso = ossigeno. Benjah-BMM27 [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

I tetraedri si legano tra loro che condividono gli atomi di ossigeno dei loro vertici contigui.

Ecco perché un atomo di silicio condivide a metà di ciascuno dei 4 atomi di ossigeno e questo spiega il rapporto nel composto di 1 atomo di silicio con 2 atomi di ossigeno (SIO₂).

Tetraedra condivide l'ossigeno nel Sio₂. Benjah-BMM27 [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Composti siO₂ Sono divisi in due gruppi: silice cristallina e silice amorfa.

I composti di silice cristallini hanno strutture con motivi ripetitivi di silicio e ossigeno.

La silice cristallina ha unità ripetitive. Wersję rastrową wykonał użytkowownik Polskiego projektu wikipedii: poliimerek, zwktoryzował: krzysztof zajączkowski [gfdl (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Tutto il cristallo di silice può essere considerato una molecola gigante in cui la rete cristallina è molto forte. Il tetraedra può essere collegato in vari modi, dando origine a varie forme cristalline.

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Nella silice amorfa, le strutture sono collegate in modo casuale, senza seguire un modello regolare tra le molecole e queste sono in una relazione spaziale diversa uno tra loro.

Nella silice amorfa, i sindacati non sono ripetitivi o uniformi. Silice.SVG: *silice.Jpg: in: utente: jdrewittderivevative Work: Matt [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

-Ossido di silicio

-Biossido di silicio

-Silice

-Quarzo

-Tridimita

-Cristobalita

-Diossosilano

Proprietà

Stato fisico

Colore incolore al grigio.

SIO campione₂ puro. Lhchem [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Peso molecolare

60.084 g/mol

Punto di fusione

1713 ºC

Punto di ebollizione

2230 ºC

Densità

2,17-2,32 g/cm³

Solubilità

Insolubile in acqua. La silice amorfa è solubile in alcali, soprattutto se è finemente divisa. Solubile in acido fluorhorico HF.

La silice amorfa è meno idrofila, cioè meno correlata all'acqua rispetto al cristallino.

Proprietà chimiche

Il Sio₂ o La silice è essenzialmente inerte alla maggior parte delle sostanze, è molto poca reattiva.

Resiste all'attacco del cloro CL₂, Bromo Br₂, Idrogeno h₂ e della maggior parte degli acidi a temperatura ambiente o leggermente più alti. È attaccato da fluoro f₂, Acido fluorhorico HF e alcali come carbonato di sodio₂Co₃.

Il Sio₂ Può essere combinato con elementi metallici e ossidi per formare silicati. Se la silice si scioglie con carbonati metallici alcalini a circa 1300 ° C, si ottengono silicati alcalini e CO₂.

Non è carburante. Ha una bassa conducibilità termica.

Presenza in natura

La principale fonte di silice in natura è la sabbia.

Il Sio₂ o La silice è sotto forma di tre varietà cristalline: quarzo (la più stabile), tridimita e cristabalita. Amorfante per la silice sono l'Agata, il Jaspe e il Ónice. L'opale è una silice idratata amorfa.

C'è anche la silice biogenica così chiamata, cioè quella generata dagli organismi viventi. Le fonti di questo tipo di silice sono batteri, funghi, diatomee, spugne marine e piante.

Le parti luminose e dure del bambù e della cannuccia contengono silice e gli scheletri di alcuni organismi marini hanno anche una grande parte di silice; Tuttavia, i più importanti sono i diatomalatori.

Le terre di diatomea sono prodotti geologici di organismi unicellulari decaduti (alghe).

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Altri tipi di silice naturale

In natura ci sono anche le seguenti varietà:

- Silicani vitrei che sono vetro vulcanici

- Le Milleritas che sono vetro naturali prodotte dalla fusione di materiale siliceo sotto l'impatto dei meteoriti

- La silice fusa che viene riscaldata silice alla fase liquida e raffreddata senza consentire un cristallico

Ottenimento

La silice dalle arene è ottenuta direttamente dalle cave.

Cava di arena in California. Ruff Smok Cream Puff [CC0]. Fonte: Wikimedia Commons.

La diatomite o le diatomee sono anche ottenute in questo modo, utilizzando escavatori e attrezzature simili.

La silice amorfa viene preparata in base a soluzioni acquose di silicato di metallo alcalino (come Na di sodio) dalla neutralizzazione con acido, come l'acido solforico H₂SW₄, Acido cloridrico HCl o anidride carbonica₂.

Se il pH finale della soluzione è neutro o alcalino, si ottiene la silice precipitata. Se il pH è acido, si ottiene la silice in gel.

La silice pirogenica viene preparata mediante combustione di un composto di silicio volatile, solitamente tetracloruro di silicio₄. La silice precipitata è ottenuta da una soluzione acquosa di silicati a cui viene aggiunto l'acido.

La silice colloidale è una dispersione stabile di particelle colloidali di silice amorfa in una soluzione acquosa.

Applicazioni

In diverse applicazioni

Silice o siO₂ Ha un'ampia varietà di funzioni, ad esempio funge da abrasivo, assorbente, antiapelmazante, ripieno, opacificante e per favorire la sospensione di altre sostanze, tra molte altre modalità di lavoro.

Viene utilizzato per esempio:

-In vetro, in ceramica, refrattaria, abrasiva e solubile in vetro

-Scolorimento e purificazione di oli e prodotti petroliferi

-In stampi per la fonderia

-Come antiapelmazante di polveri di ogni tipo

-Come antispumante

-Filtrare liquidi come solventi a lavaggio a secco, acqua delle piscine e acque reflue municipali e industriali

-Nella fabbricazione di isolanti di calore, mattoni ignificanti e materiali di imballaggio resistenti a incendi e acidi

-Come riempire la produzione di documenti e carte, per renderli più resistenti

-Come pieno di dipinti per migliorare il suo flusso e il suo colore

-Nei materiali per la lucidatura dei metalli e il legno, mentre danno loro abrasività

-In laboratori di analisi chimica in cromatografia e come assorbenti

-Come antiapelmazante di insetticidi e formule agrochimiche, per aiutare a macinare pesticidi e come vettore del composto attivo

-Come supporto catalizzatore

-Come riempimento per rafforzare la gomma sintetica e le gomme

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-Come vettore di liquidi nel cibo animale

-In inchiostri di stampa

-Come essiccante e adsorbente, sotto forma di gel di silice

-Come additivo nel cemento

-Come sabbia per animali domestici

-In isolanti di microelettronica

-Negli interruttori termoptici

Gel di silice. Kenpei [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/]]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nell'industria alimentare

Una silice amorfa è incorporata in una varietà di prodotti alimentari come ingrediente diretto multifunzionale in vari tipi di alimenti. Non dovresti superare il 2% del cibo finito.

Ad esempio, funge da antiapelmazante (per impedire ad alcuni alimenti di attaccare), come stabilizzatore nella produzione di birra, come antiprecipitatore, per filtrare vino, birra e succhi di frutta o verdure.

Team per il filtro del vino con diatomee (SIO₂). Fabio Ingroso [CC di 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Agisce come un liquido assorbente in alcuni alimenti e componente di microcapsule per oli aromatizzanti.

Inoltre il SIO₂ amorfo viene applicato attraverso un processo speciale sulla superficie della plastica degli articoli per imballare cibo, fungendo da barriera.

Nell'industria farmaceutica

Viene aggiunto come agente antiapelmazante, ispessimento, gelificazione e come eccipiente, cioè come assistente per modellare diversi farmaci e vitamine.

Nel settore dei cosmetici e nella cura personale

È usato in una moltitudine di prodotti: in polveri facciali, ombretti, eyeliner per gli occhi, rossetti, coloranti, rifugi per il trucco, talco, polveri, tinture per capelli e candeggina.

Anche in oli e sali da bagno, bagni in schiuma, mani e crema per il corpo.

Anche nelle creme di idratazione notturna, luminosità e vernice per unghie.

In applicazioni terapeutiche

Il Sio₂ È presente nel vetro bioattivo o biovidrios la cui caratteristica principale è che possono reagire chimicamente con l'ambiente biologico che li circonda, formando un legame forte e duraturo con il tessuto vivente.

Questo tipo di materiale serve a fare sostituti ossei come quelli del viso, come "impalcature" in cui le cellule ossee crescerà. Hanno dimostrato una buona biocompatibilità con le ossa e i tessuti molli.

Questi biovidris consentiranno di recuperare le ossa dal viso alle persone che le hanno perse per caso o malattia.

Rischi

Le particelle di silice molto sottili possono essere sospese nell'aria e formare polveri non esplosive. Ma questa polvere può irritare la pelle e gli occhi. La sua inalazione provoca irritazione del tratto respiratorio.

Inoltre, l'inalazione di polvere di silice produce danni a lungo termine dei polmoni, chiamati silicosi.

Riferimenti

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